Аппарат Stardust намного старше, чем Deep Impact. Он был запущен десять лет назад, 7 февраля 1999 г., вернулся в первый раз к Земле 15 января 2001 г., прошел 2 января 2004 г. на расстоянии 236 км от ядра кометы Вильда-2, захватив образцы кометного вещества, и обеспечил доставку капсулы с ними на Землю 15 января 2006 г..
    Сразу после отстрела капсулы и за 4 часа до ее входа в атмосферу Stardust выдал импульс увода (27 м/с), промчался на высоте 289 км над Землей и ушел на гелиоцентрическую орбиту с периодом в полтора года. Это означало, что ровно через три года аппарат в третий раз пройдет вблизи Земли, на этот раз на расстоянии порядка 1 млн км. И еще тогда, три года назад, руководители полета просчитывали возможность использовать третий пролет Земли для последующей встречи «с еще одной кометой в феврале 2011 г.».
    Но до решения было еще далеко, и аппарат законсервировали. Серией команд, переданных с Земли вечером 29 января 2006 г., была выключена большая часть систем станции, кроме электропитания и приемной части радиокомплекса. Бортовой «будильник»-таймер потери управления - установили на 19 июля 2061 г. (!) Stardust был переведен «в анабиоз» и провел в этом состоянии почти год.
    В октябре 2006 г. было объявлено, что проект полета к комете Темпеля-1 (его назвали Stardust NExT) прошел в финальный этап отбора «попутных» миссий программы Discovery. В декабре произошла мощная солнечная вспышка, и операторы опасались, что она могла вредно повлиять на аппарат. Чтобы узнать, пригодна ли станция к дальнейшему использованию, в конце января 2007 г. ее решено было «разбудить». Stardust откликнулся на сигнал и доложил, что еще 10 июля произошла внезапная перезагрузка компьютера, а во время солнечной вспышки 7 декабря 2006 г. возникли проблемы со звездным датчиком, которые помешали аппарату определить свою ориентацию. Оба сбоя бортовой компьютер обработал правильно, восстановив выбранный для «анабиоза» защитный режим. В первых числах февраля операторы протестировали состояние научных приборов станции, и 8 февраля 2007 г. Stardust был вновь погружен в длительный сон.

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    3 июля 2007 г. NASA официально утвердило план полета КА Stardust к комете Темпеля-1, и 13 августа, после прохождения за Солнцем, его «разбудили» во второй раз. Бортовая электроника продолжала работать на канале А, никаких сбоев в системах КА не было. Убедившись в этом, операторы передали команды на выход в режим перелета. 16 августа Stardust подтвердил их исполнение и «отчитался» о работе своих систем за шесть месяцев радиомолчания. 21 августа на борт загрузили первую программу работ этапа NExT под номером SN001.
    На борту КА оставалось сравнительно немного топлива (17,79 кг), и баллистическую схему полета пришлось строить так, чтобы сохранить максимальный запас для большой коррекции DSM-2, выполняемой за год до встречи с кометой. Именно она задаст точное время прибытия, гарантирующее съемку кратера от удара «снаряда» станции Deep Impact. Поэтому в конце сентября были расширены допуски по отклонению ориентации от штатной, составлявшие 2° по осям X и Y и 10° по оси Z. Кроме того, была отсрочена с 19 сентября до 10 октября коррекция ТСМ-21, обеспечивающая возвращение КА к Земле в январе 2009 г.; так удалось уменьшить требуемое приращение скорости с 5 до 3.5 м/с.
    10 октября в 15:00 UTC аппарат успешно провел коррекцию ТСМ-21; ее также гордо именовали «маневром в дальнем космосе» DSM-1, хотя приращение скорости и не было велико - всего 3.57 м/с. Для выполнения маневра Stardust был вынужден уйти со связи на 13 минут.
    Следующей задачей было удаление загрязнений с оптики бортовой навигационной камеры Navcam, полученных в ходе пролета кометы Вильда-2. 12 октября были сделаны контрольные снимки, и, хотя принять из-за низкой скорости линии удалось только половину первого из них, стало ясно: грязь никуда не делась. Для ее удаления были использованы тепловые процедуры: сначала нагреватель ПЗС-матрицы камеры поднял ее температуру до +12.3°С, а 18 октября аппарат был развернут к Солнцу так, чтобы прогреть камеру до 24-27°С.
    25 октября проводилась повторная контрольная съемка того же звездного поля. Земля успела принять два первых кадра из четырех, после чего станция ушла в защитный режим из-за переполнения очереди сообщений в ПО камеры Navcam. Тем не менее принятые снимки показали, что состояние оптики существенно улучшилось и изображения звезд стали очень четкими. К сожалению, никакой нагрев не мог устранить другую давнюю проблему камеры - застревание колеса фильтров. Хорошо еще, что оно застряло на прозрачном фильтре и не мешало наблюдениям.
    Уже 26 октября Stardust вывели в нормальный режим, и на 1 ноября запланировали загрузку на борт «заплатки» к ПО, устраняющей причину подобных сбоев. Написана она давно и уже работала на борту, но не была загружена повторно после февральского «пробуждения», так как при малом потребном количестве снимков проблем не ждали. И надо же - как раз 1 ноября при выдаче команд на камеру сбой повторился! Буквально через два часа связь с аппаратом восстановили, а 2 ноября его привели в норму еще раз. 5 ноября злосчастную «заплатку» наконец загрузили на борт, 8 ноября удалось считать оставшиеся кадры, а 9 ноября провели дефрагментацию памяти.
    В течение ноября операторы изменили алгоритм удержания ориентации аппарата в допустимых пределах и увеличили предельное угловое отклонение до 20°. Кроме того, благоприятные условия освещенности позволили поднять температуру каталитических подложек двигателей ориентации и, следовательно, увеличить их эффективность в импульсном режиме (со временем включения 15 мсек). Все это позволило сократить на 20% количество импульсов и снизить суточный расход топлива примерно на 30%. Между прочим, каждый из импульсов регистрировался, чтобы учесть малые силы, воздействующие при этом на Stardust и медленно меняющие его траекторию.
    20 ноября была восстановлена штатная работа анализатора кометной и межзвездной пыли CIDA.
    С 19 декабря 2007 г. по 9 января 2008 г. аппарат проходил за Солнцем, но в январе работа с ним возобновилась. 24 января были считаны все записанные на борту данные, а 25-го проводилась калибровка камеры Navcam по встроенному источнику. 28 января в связи с увеличением расстояния до Солнца до 1.51 а.е. состоялось переключение соединения фотоэлементов солнечных батарей с последовательного на параллельное. Это позволило увеличить зарядный ток с 8 до 14 А. Афелий своей орбиты станция прошла 21 мая 2008 г.
    С 6 февраля аппарат перевели на восьминедельные рабочие программы с сеансами связи в среднем раз в месяц. Такие сеансы состоялись 6 и 31 марта и 29 апреля, но с 1 мая сеансы участились вновь: началась подготовка к коррекции ТСМ-22.
    Маневр был успешно выполнен 25 июня. Необходимая ориентация отличалась от штатной всего на 12°, так что связь с Землей не прерывалась. Развороты проводились по двум осям в отдельности и медленно (1.5° в минуту), чтобы максимально точно учесть их вклад в приращение скорости. Двигатели были включены на 98 сек, выданный импульс составил 1.82 м/с, из которых лишь 0.01 м/с пришлось на предварительные развороты. Погрешность составила лишь 8.5 мм/с, в том числе 5.7 мм/с в боковом направлении.
    С середины июля Stardust «оставили в покое» - сеансы связи проводились лишь 23 июля, 21 августа, 15 сентября и 7 октября. В октябре же началась практическая подготовка к маневру ТСМ-23 и к пролету Земли, и «общение» с аппаратом стало более частым. Коррекция успешно проведена 18 ноября в 16:00 UTC. С середины декабря сеансы связи проводились ежесуточно.
    В ноябре специалисты протестировали аккумуляторные батареи КА, подвергнув их глубокому разряду при тщательном контроле давления. 9 декабря состоялся еще один 30-минутный сеанс «прогрева» навигационной камеры, а 15 декабря и в последующие дни проводились контрольные съемки звездных пар; было решено, что оптика очищена в достаточной степени. 10 декабря был протестирован и найден исправным датчик потоков пыли DFM.
    5 января 2009 г. Stardust выполнил первую подлетную коррекцию ТСМ-24, в ходе которой включил двигатели на 7 сек и изменил свою скорость на 0.23 м/с. 10 января на борт была заложена окончательная программа пролета.
    12 января были проведены съемки Луны с расстояния 1.1 млн км с использованием перископической системы и без нее. Так удалось выяснить, что во время встречи с кометой Вильда-2 перископ не получил серьезных повреждений и может быть использован при исследовании новой кометы.
    Дополнительная коррекция, запланированная на 13 января, не потребовалась. 14 января в 19:33 UTC станция Stardust прошла на высоте примерно 9157 км над Сан-Диего, что соответствовало расстоянию 15535 км от центра Земли. Максимальная геоцентрическая скорость КА составила 10 км/с. Обработка баллистических данных пролета показала, что он выполнен очень точно и в отлетной коррекции 3 февраля необходимости также нет.
    К 4 февраля аппарат удалился на 11.5 млн км от Земли, а 7 февраля операторы отпраздновали 10-летие со дня его старта. Stardust находится на траектории полета к комете Темпеля-1, которой достигнет 14 февраля 2011 г.


    15 февраля 2011 года в 04:39:27 UTC бортового времени (с учетом времени распространения радиосигнала (18 мин 41 сек) - в 04:58:08 UTC) американский КА Stardust-NExT осуществил пролет кометы Темпеля-1 на минимальном расстоянии 181 км от ее ядра. Относительная скорость в момент сближения составила 10.9 км/с, расстояние между КА и Землей - 336 млн км.
    Это было уникальное событие: впервые в истории космонавтики одно и то же малое тело Солнечной системы было исследовано двумя межпланетными станциями. 4 июля 2005 г. с кометой встретился американский КА Deep Impact, выполнив очень интересную миссию по прямому зондированию ее ядра путем сброса специальной «болванки». Но тогда основному аппарату не удалось отснять свежий кратер из-за высокой плотности выброшенного облака кометного вещества. Этот нечаянный промах предшественника и должен был исправить Stardust-NExT.

За 42 часа до пролета кометы Темпеля-1

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    Кроме того, ученым представилась редкая возможность сравнить свойства пылевых оболочек двух разных комет, исследованных одними и теми же приборами. Запущенный двенадцать лет назад, 7 февраля 1999 г., Stardust (в то время еще без «суффикса» NExT в названии) совершил 2 января 2004 г. пролет кометы Вильда-2 на расстоянии 240 км от ее ядра. Были взяты образцы кометной пыли и получены важные данные о строении ее ядра, о свойствах кометного вещества и т.д.

Изображения показывают участок на поверхности кометы куда был произведен выстрел с Deep Impact. До и после "бомбардировки".

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    Обеспечив посадку капсулы с образцами на Землю, сам Stardust прошел мимо родной планеты 15 января 2006 г. и остался на гелиоцентрической орбите с периодом обращения полтора года. Вскоре после этого научный руководитель проекта Джозеф Веверка (Joseph из Корнелльского университета предложил план его использования в новой программе - для повторного исследования кометы Темпеля-1. Основными целями новой миссии виделись поиск изменений, которые комета претерпела с момента «бомбардировки» в июле 2005 г., а также изучение состава, размеров и других свойств кометной пыли и внутреннего строения ядра. Ученые доказывали, что собранная информация поможет расширить научное понимание того, как сформировались и эволюционировали за 4.6 млрд лет кометы семейства Юпитера.
    3 июля 2007 г. NASA официально утвердило новую миссию под названием Stardust-NExT, причем английское слово next («следующий») в действительности расшифровывалось как New Exploration of Tempel 1. На ее реализацию в 2007-2011 гг. было выделено 29 млн $ (стоимость основной миссии Stardust составила около 300 млн $).

Местоположения кратера оставленного импактором миссии Deep Impact

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    13 августа 2007 г. операторы возобновили работу с аппаратом. Редкие сеансы связи, раз в четыре недели, в основном имели целью навигационные измерения и проверку «здоровья» аппарата. Уже 10 октября аппарат выполнил коррекцию DSM-1, которой были заданы условия нового пролета Земли. Он состоялся 14 января 2009 г.; Stardust-NExT промчался на высоте 9100 км и в результате гравитационного маневра вышел на траекторию сближения с кометой Темпеля-1 в феврале 2011 г.
    И вновь затишье, вновь редкие сеансы сброса информации. 20 апреля перешли на запасной комплект управляющих двигателей - основные исчерпали свой ресурс. 12 августа Stardust-NExT был найден в защитном режиме, в который свалился неделей раньше из-за превышения ошибки по углу крена, но уже через два дня его нормальная работа была восстановлена. История повторилась еще дважды, 29 октября и 1 декабря; аппарат был приведен в чувство 2 ноября и 2 декабря соответственно.

Сопоставление двух снимков от Deep Impact и Stardust NeXT

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    17 февраля 2010 г. КА провел еще одну большую коррекцию DSM-2 (ТСМ-28), на этот раз уже с целью обеспечения оптимальных условий встречи с кометой Темпеля-1. Двигатели «Стардаста» были включены в 22:21 UTC и проработали 22 мин 53 сек, израсходовав большую часть остатка бортового топлива. Самый длительный за всю историю полета импульс обеспечил приращение скорости КА на 24 м/с и отодвинул расчетное время прибытия в точку встречи на 8 час 20 мин. (Время подгадывали специально - так, чтобы увидеть вращающееся ядро примерно с той же стороны, что и в июле 2005 г. Дата встречи также была выбрана неспроста - через 39 суток после прохождения кометой перигелия своей орбиты она должна была быть особенно активной.)
    В конце марта на борт заложили большую программную вставку, обеспечивающую ориентацию КА на ядро кометы во время пролета. 3 мая была предпринята попытка переключения на полукомплект В бортовой аппаратуры системы управления, так как в полукомплекте А инерциальный измерительный блок был еле живой. Но вместо однократного перехода аппарат сделал смену полукомплекта четыре раза и остался на «половинке» А. Пока разработчики искали причину (она оказалась в настройках систем защитного режима), пришло время коррекции ТСМ-29. Она была проведена 24 мая с приращением скорости 1.1 м/с, а переключение на полукомплект В выполнили 21 июня.

Верхнее правое и нижнее левое изображения получены при максимальном сближении аппарата с кометой, за 3 секунды и через 3 секунды после сближения. Снимки сделаны с расстояния в 185 км. Верхнее левое изображение сделано с расстояния 244 км за 15 секунд до сближения. Нижнее правое изображение сделано через 15 секунд после максимального сближения с расстояния в 245 км.

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    3 августа состоялась коррекция ТСМ-29 А, изменившая скорость КА на 0.77 м/с, а 20 ноября - ТСМ-30А. Этот импульс длился всего 9 сек, он израсходовал 41 г топлива и обеспечил приращение скорости на 0.33 м/с. И еще три раза - 28 октября, 11 ноября и 9 декабря - аппарат срывался в защитный режим. Чтобы застраховаться от новых сбоев, 4 января 2011 г. была проведена холодная перезагрузка процессора рабочего полукомплекта В.
    В декабре начались ежесуточные сеансы связи с КА, и на дальности порядка 50 млн км были проведены первые навигационные съемки кометы Темпеля-1, однако она еще не была видна. С учетом малой яркости ядра и уточненной оценки запаса топлива (увы, в сторону уменьшения) пришлось пересмотреть график коррекций и всю подлетную программу. Начало научных съемок сдвинули с 4 января на 7 февраля.

Новые территории кометы Темпеля-1

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    Изображения кометы, полученные наконец 18 и 19 января с расстояния в 26.3 и 25.4 млн км соответственно, баллистики использовали для уточнения траектории ее движения. 31 января в 21:00 UTC на удалении 13.5 млн км аппарат провел первую подлетную коррекцию ТСМ-31. Включив двигатели на 130 сек и израсходовав почти 300 г топлива (расход не зря приведен в граммах - после ТСМ-31 на борту осталось не более 2.6 кг топлива), он изменил скорость на 2.6 м/с и сдвинул точку прицеливания на 3000 км.
    7 февраля в такое же время была выполнена еще одна коррекция: 69 граммов топлива дали 0.56 м/с и сдвиг на 370 км. После этого с КА была налажена круглосуточная связь. Навигационные снимки делали каждые два часа, и к утру 12 февраля накопили данные для последней коррекции ТСМ-33. Она состоялась 13 февраля в 04:30 UTC - 50 секунд работы двигателей и 0.9 м/с приращения скорости. Точка встречи была смещена на 170 км и находилась теперь в 191±11 км от ядра. Для сравнения: всего с момента старта аппарат преодолел 5.7 млрд км, в том числе с момента сброса возвращаемой капсулы в январе 2006 г. - 1.04 млрд км.

Изменения на поверхности кометы с момента пролета Deep Impact в 2005 году в сравнении со снимками Stardust 14 февраля 2011 года. Между этими двумя пролетами космических аппаратов комета сделала один оборот вокруг Солнца. Скалы выделенные желтыми линиями подверглись эрозии. Эрозия обусловлена испарением летучих веществ с кометы.

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    14 февраля за 21 час до встречи на борт была заложена последняя серия команд, и на отметке Е-9 час она начала выполняться. И вот - долгожданная встреча! На протяжении четырех минут до момента пролета и четырех минут после с помощью камеры NavCam было сделано 72 снимка ядра кометы с расстояний от 2500 км до минимально возможного. Наилучшее разрешение составило 12 м - все-таки это была служебная камера, а не специализированная научная.
    Конечно же, одной из целей было наблюдение следов искусственного кратера, оставленного Deep Impact. И его удалось идентифицировать (см. снимок справа): свежая деталь диаметром около 150 м и светлая горка внутри, которая указывает на процесс оседания выброшенного грунта и говорит о хрупкости ядра кометы. Не менее интересным результатом стало открытие мощной эрозии поверхности за один виток Темпеля-1 вокруг Солнца: отдельные обрывы сместились на новых снимках на 20-30 м, а углубления соединились между собой. На солнечной стороне ядра угадывались три сильных и несколько более слабых струй, подобных тем, что были найдены АМС Cassini на спутнике Сатурна Энцеладе.

На своем пути космический аппарат Stardust повстречал астероид Аннефранк, комету Вильда-2 и комету Темпеля-1

STARDUST И КОМЕТА ТЕМПЕЛЯ-1

    Через час после максимального сближения аппарат развернул свою остронаправленную антенну HGA в сторону Земли и начал передачу записанных данных. Помимо снимков, Земля приняла данные общим объемом 468 кбайт от пылевого анализатора CIDA и монитора пыли DFM. Кстати, во время пролета сквозь кому аппарат подвергся «атакам» пылевых частиц, которые пробили защитные слои конструкции. То же самое (и даже интенсивнее) происходило и во время его сближения с кометой Вильда-2.
    Съемки кометы на отлете проводились с 16 по 24 февраля - сначала каждые 5 мин, затем раз в 12 мин. А 24 марта Stardust-NExT провел маневр выжигания последних остатков топлива - на это потребовалось всего 146 секунд! - перешел по команде Земли в защитный режим и 25 марта в 00:33 UTC выключил передатчик. Его двенадцатилетняя миссия завершилась.